JPH059074B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は糖液の清浄方法に関するものであり、
糖液中の不純物である懸濁物質、コロイド物質、
色素成分等を炭酸飽充で除去する際に、この除去
効果と生成する固形物の過性の向上を目的とす
るものである。 従来から糖液を精製する場合、粒状活性炭
過、骨炭過、イオン交換処理などの精製工程の
前処理として、炭酸飽充が行われている。 炭酸飽充は糖液に水酸化カルシウムを添加し、
次いで煙道ガス等を吹き込んで水酸化カルシウム
と煙道ガス中の炭酸ガスを反応させ、生成する炭
酸カルシウムに糖液中の懸濁物質、コロイド物
質、色素成分等の不純物を合体せしめて除去する
ものである。 しかしながら従来の炭酸飽充の処理効果はけつ
して満足できるものでなく、かつ反応後の固形物
の過性が悪く、固液分離に多大なエネルギーを
要するという欠点があつた。 そこで本出願人はこれらの従来の炭酸飽充にお
ける欠点を除く目的で、先に特願昭57−138618に
おいて、炭酸飽充反応の後半に10〜1000ppmの粒
子径0.01〜1.5μの超微粒子状強塩基性陰イオン交
換樹脂を添加する方法と、炭酸飽充反応を少量の
水酸化カルシウムが残留する状態で終了させる
か、あるいは炭酸飽充の終了後に新らたな少量の
水酸化カルシウムを添加し、次いで当該溶液にリ
ン酸と10〜1000ppmの前記超微粒子状強塩基性陰
イオン交換樹脂を添加する方法の２方法を開示し
た。 特願昭57−138618（特開昭59−28499号）におけ
る方法は、基本的には糖液中に存在する懸濁物
質、コロイド物質および色素成分の大半をまず炭
酸飽充により、炭酸カルシウムと合体せしめて除
去し、次いで液中に残留する懸濁物質、コロイド
物質および炭酸カルシウムの微粒子を、添加した
超微粒子状強塩基性陰イオン交換樹脂に結合させ
て凝集せしめるとともに、当該超微粒子状強塩基
性陰イオン交換樹脂に残留色素成分を吸着させ
て、過性と脱色効果の向上を計るものである。
特願昭57−138618に用いる強塩基性陰イオン交換
樹脂は粒子径が0.01〜1.5μの超微粒子状のもので
あり、当該イオン交換樹脂を製造する段階から前
記粒子径にするものであり、イオン交換樹脂製造
メーカーからエマルジヨン状で供給されるもので
ある。 本願出願人は当初、前記過性の向上と脱色効
果の向上は粒子径が0.01〜1.5μの超微粒子状強塩
基性陰イオン交換樹脂の特有の効果であると考え
ていたが、当該イオン交換樹脂がエマルジヨン状
で供給されるという運搬上の問題があるため、こ
の問題を回避するために、粉末固体として入手が
可能な粒子径が1.6〜50μの微粒子状陰イオン交換
樹脂について種々検討を行なつた結果、当該粒子
径のものでも充分にその目的を達成できることを
知見した。 本発明は上述した知見に基づいてなされたもの
で、その第１発明は不純物を含む糖液を炭酸飽充
するにあたり、炭酸飽充反応の後半に10〜
1000ppmの粒子径1.6〜50μの微粒子強塩基性陰イ
オン交換樹脂を添加することを特徴とする糖液清
浄方法であり、またその第２発明は不純物を含む
糖液を炭酸飽充するにあたり、炭酸飽充反応を少
量の水酸化カルシウムが残留する状態で終了させ
るか、あるいは炭酸飽充反応の終了後に新らたに
少量の水酸化カルシウムを添加し、次いで当該水
酸化カルシウムが存在する糖液にリン酸と10〜
1000ppmの粒子径1.6〜50μの微粒子状強塩基性陰
イオン交換樹脂を添加することを特徴とする糖液
清浄方法である。 以下に本発明を詳細に説明する。 本発明の第１発明および第２発明で用いる微粒
子状強塩基性陰イオン交換樹脂（以下、微粒子状
陰イオン交換樹脂という）は、粒子の直径が1.6
〜50μのもので、通常は有効径0.3〜0.6mmの一般
に用いられている球状の強塩基性陰イオン交換樹
脂を粉砕して微粉末状にしたものを用いるが、製
造段階から上記粒子径のものが得られればこれを
用いてもさしつかえない。 本発明の第１発明は不純物を含む糖液を炭酸飽
充するにあたり、炭酸飽充の後半に微粒子状陰イ
オン交換樹脂を添加するものであるが、本発明に
より以下のような効果を奏する。 すなわち本発明に用いる微粒子状陰イオン交換
樹脂は粒径が小さいので、色素成分等の不純物を
吸着する反応速度が通常の陰イオン交換樹脂のそ
れとは比較にならぬ程速い。またこのように微粒
子状であるから液中に分散するが、当該陰イオン
交換樹脂の表面電価と残留する懸濁物質、コロイ
ド物質、および生成した炭酸カルシウムの微粒子
の表面電価が相反することにより、両者が凝集
し、沈降性および過性に優れたフロツクを形成
する。なお、このような凝集作用は粒子径が20μ
以下のものが効果的であり、特に粒子径が5μ以
下の場合は顕著な効果を奏する。但し脱色効果に
ついては粒子径が1.6〜50μの範囲であれば粒子径
の大きさによつてそれ程差が生じない。 なお本発明に用いる微粒子状陰イオン交換樹脂
を、懸濁物質、コロイド物質、色素成分等の不純
物が存在する糖液に直接添加して反応させても前
述したような効果は達成し得る。 しかしながら、この場合はその処理液の清浄度
を満足し得るためには、当該陰イオン交換樹脂の
添加量を極端に多くせねばならず、添加した当該
陰イオン交換樹脂が使い捨てであることを考えれ
ばコスト的に採算が合わず、全く実用性に欠け
る。 この点、本発明は懸濁物質、コロイド物質、色
素成分等の不純物を含む糖液をまず炭酸飽充し、
当該処理によつて除去し易い不純物を先に炭酸カ
ルシウムに合体させて除去し、次いで炭酸飽充の
後半に微粒子状陰イオン交換樹脂を添加して、炭
酸飽充反応で除去し得なかつた残留する不純物お
よび微粒子状の炭酸カルシウムを当該陰イオン交
換樹脂で吸着着あるいは凝集させるので、その添
加量を少なくすることができ実用的である。なお
本発明において炭酸飽充反応の後半という意味は
炭酸飽充反応が終了した時点まで含むものであ
り、炭酸飽充反応を終了した後に微粒子状陰イオ
ン交換樹脂を添加してもさしつかえない。但し、
炭酸飽充反応の前半あるいは中間に当該陰イオン
交換樹脂を添加すると本来であれば炭酸飽充で除
去できる不純物まで当該陰イオン交換樹脂の吸着
あるいは凝集の対象物となつてしまい、当該陰イ
オン交換樹脂の有効利用の点で好ましくない。 次に微粒子状陰イオン交換樹脂の添加量を説明
すると、前述したごとく当該添加量を多くすれば
する程処理性能的には満足するが、しかしコスト
的に採算が合わなくなり実用的でなくなる。この
実用性から考慮して添加量は1000ppm以下とする
必要があるが、通常は20〜500ppmの添加量で充
分である。なお添加量をあまり少なくすると本発
明の効果を達成できず、少なくとも10ppm以上添
加する必要がある。 また微粒子状陰イオン交換樹脂を糖液に添加す
るに際しては、当該陰イオン交換樹脂を純水など
に分散させて適当な濃度の分散液とし、当該分散
液を炭酸飽充反応の後半に糖液に添加するとよ
い。 次に本発明の第２発明を説明すると、第２発明
は炭酸飽充を若干改良し、この改良した炭酸飽充
に微粒子状陰イオン交換樹脂を用いるもので、炭
酸飽充反応を少量の水酸化カルシウムが残留する
状態で終了させるか、あるいは炭酸飽充反応の終
了後に新らたに少量の水酸化カルシウムを添加
し、次いでこのような水酸化カルシウムが存在す
る糖液にリン酸と10〜1000ppmの微粒子状陰イオ
ン交換樹脂を添加するものである。 糖液を炭酸飽充するにあたり、前述したような
手法により50〜1000ppmの未反応の水酸化カルシ
ウムを存在させ、次いで当該水酸化カルシウムを
中和するに要する量のリン酸を添加し、リン酸カ
ルシウムを生成させると、炭酸飽充反応では除去
し得なかつた残留する色素成分を当該リン酸カル
シウムに吸着せしめることができ、特に色素成分
の除去には効果があることを本発明の出願人は既
に知見として得ていた。 しかしながらこの方法は色素成分の除去効果は
向上するものの逆に固形物の過性能が低下する
という欠点があり、工業化に問題があつた。 ところが本発明のごとくこの反応に微粒子状陰
イオン交換樹脂が加わると、色素成分の除去効果
がさらに向上するとともに、固形物の過性が向
上することを知見した。 この固形物の過性が向上する効果は残留する
懸濁状あるいはコロイド状の不純物および炭酸カ
ルシウムの微粒子と新らたに生成されたリン酸カ
ルシウムの微粒子が、添加した微粒子状陰イオン
交換樹脂によつて凝集するためと考えられる。 第２発明における微粒子状陰イオン交換樹脂の
添加量も、前述したごとく10〜1000ppmの範囲が
好ましく、通常は20〜500ppmで充分である。ま
た添加方法も当該陰イオン交換樹脂の分散液を糖
液に添加するとよい。なお微粒子状陰イオン交換
樹脂の添加時期としては、リン酸と同時に添加し
てもよいし、リン酸を添加してリン酸カルシウム
を生成し、その後に添加してもよく、いずれも本
発明の効果を達成し得る。 また前述したごとく、炭酸飽充の後半あるいは
改良した炭酸飽充に微粒子状陰イオン交換樹脂を
添加すると、生成した炭酸カルシウム、あるいは
炭酸カルシウムとリン酸カルシウムの混合物等の
フロツクは沈降性が増加するので、当該フロツク
を沈降させた後その上澄液を過することもで
き、これにより過装置の負担をさらに低減させ
ることができる。 また前述したごとく本発明における懸濁物質、
コロイド物質、および生成した炭酸カルシウムや
リン酸カルシウム等の凝集作用は添加する微粒子
状陰イオン交換樹脂の粒子径が20μ以下のものが
効果的であるが、たとえば比較的粒子径が大きい
微粒子状陰イオン交換樹脂を用いる場合、ここに
カチオン性高分子凝集剤、たとえばキトサン系凝
集剤、アルギン酸ナトリウム、ポリアクリルアミ
ド、ポリアクリル酸ナトリウム、マレイン酸共重
物系凝集剤などあるいは、微粒子状陰イオン交換
樹脂を添加すると凝集作用が向上し、上澄液と凝
集フロツクの界面が明確となりフロツクを沈降分
離するのが容易となる。 以上説明したように本発明は従来の炭酸飽充に
おける固液分離効果および脱色性能を向上させる
効果を有するが、当該効果の他に炭酸飽充反応に
用いる水酸化カルシウムの使用量を大巾に減少し
得るという効果も奏する。 製糖工場では従来から炭酸飽充を行なうにあた
り、使用する水酸化カルシウムの量は糖液100ｇ
に対して１ｇ前後であり、少なくとも糖液100ｇ
に対して0.4ｇの水酸化カルシウムを添加する必
要があるが、当該炭酸飽充に微粒子状陰イオン交
換樹脂を添加すると、同じ脱色効果を得る場合、
糖液100ｇに対して僅か0.1ｇの水酸化カルシウム
の添加でよいことが判明した。炭酸飽充工程より
副生する炭酸カルシウムを主成分とするこの種の
スラツジは産業廃棄物として排棄処分する必要の
あるものであるが、この廃棄物を大巾に削減でき
ることによる経済的効果は大きい。 以上説明したごとく、本発明の第１発明、第２
発明ともに極少量の微粒子状陰イオン交換樹脂を
単に添加するのみで、脱色率および固形物の過
性を向上させることができ、したがつて後段の各
種精製装置の負担を低減させることができるとと
もに、炭酸飽充で生成するフロツクの過におけ
るエネルギー消費を大巾に低下させることができ
る。また本発明は微粒子状陰イオン交換樹脂の添
加設備を追加するのみで、従来の炭酸飽充装置を
そのまま利用でき、新らたな過設備を設置する
必要がなく、設備費もそれ程増加させないという
利点もある。 さらに炭酸飽充における水酸化カルシウムの使
用量を削減できるなど製糖工業に裨益するところ
が大きい。 以下に本発明の効果をより明確にするために実
施例を説明する。 実施例 １ 精製糖工場の粗糖液（Bx65、PH6.5、色価（r.
b.u）1500、灰分0.15％、酸性アルコール濁度75
％）１に水酸化カルシウム10ｇを、水に溶解さ
せたスラリー状で添加し、60℃に加温後、PHが
8.5になるまで炭酸ガス（煙道ガスを用いた）を
吹き込み炭酸飽充を行なつた。次いでここに粒子
径の分布1.6〜31μ、平均粒子径約12μの微粒子状
陰イオン交換樹脂を乾燥樹脂換算で100ppm炭酸
飽充糖液に添加し、15分間撹拌して反応を行なつ
たのちに沈整した。 その結果、約５分間で生成フロツクは沈殿し、
上澄液とフロツクの界面が明確に観察できた。こ
の上澄液とフロツクをデカンテイシヨンして分離
し、上澄液をNo.２紙を用いて過し、その液
の色価と濁度を測定した。また上澄液についてニ
コルソン方式の過性も測定した。その結果を発
明方法−１として第１表に示した。 また比較のために従来方法として、本発明と全
く同じ条件で炭酸飽充だけを行ない、微粒子状陰
イオン交換樹脂を添加しない場合の上澄液につい
て同じように色価と濁度を測定し、またニコルソ
ン方式の過性も測定し、比較例１として第１表
に示した。 さらに比較するため本発明と同じ粗糖液を用い
て炭酸飽充をすることなく、直接100ppmの微粒
子状陰イオン交換樹脂を添加反応させ、その上澄
液について同じように色価と濁度を測定し、また
ニコルソン方式の過性も測定し、比較例２とし
て第１表に示した。

【表】 なお第１表において、色価、濁度、過性は以
下のようにして測定した。 色価；試料をPH7.0およびBx50±0.2に調整後、分
光光度計により420nmの吸光度を測定して
次式により求めた。 色価（r.b.u）＝1000×（−logT420nm＋2logT720nm）／
ｂ×ｃ ここでｂ；セルの長さ ｃ；Bxから求めた試料の糖濃度（ｇ／
ml） 濁度；試料をPH7.0およびBx50±0.2に調整後、分
光光度計により、720nmの吸光度を測定し
て次式により吸光係数を求め、 吸光係数＝−logT720nm／ｂ×ｃ 吸光係数から表により透光百分率TSを
求め、次いで以下の式より濁度を求めた。 濁度＝100−TS 過性；試料をニコルソン過試験器に満たし、
温度20±１℃で１Kg／cm²Ｇの窒素ガスで加
圧し、試料を過し、最初の２分間は廃棄
し、次の５分間の液の重量を示す。 実施例 ２ 精製糖工場の粗糖液（Bx65、PH6.5、色価（r.
b.u）1500、灰分0.15％、酸性アルコール濁度75
％）１に水酸化カルシウム10ｇを、水に溶解さ
せたスラリー状で添加し、60℃に加温後、遊離の
水酸化カルシウムが200ppm前後残留するような
点まで炭酸ガスを吹き込み、炭酸飽充を行なつ
た。 次いで炭酸飽充糖液にリン酸を100ppm添加し、
続いて粒子径の分布1.6〜31μ、平均粒子径約12μ
の微粒子状陰イオン交換樹脂を乾燥樹脂換算で
100ppm添加し、70℃に加温して15分間撹拌して
反応させた。 反応液を15分間静置した後、その上澄液につい
て実施例１と同じように色価および酸性アルコー
ル濁度を測定し、その結果を発明方法−２として
第２表に示した。 一方同じ粗糖液について同じ量の水酸化カルシ
ウムを添加し、通常の方法、すなわち遊離の水酸
化カルシウムがほとんど残留しない条件で炭酸飽
充を行ない、この反応の終了後に新らたに水酸化
カルシウムを100ppm添加し、次いでリン酸を
100ppm添加し、続いて発明方法−２と同様の同
じ量の微粒子状陰イオン交換樹脂を添加し、その
上澄液について同じように色価および酸性アルコ
ール濁度を測定した。その結果を発明方法−３と
して第２表に示した。 また比較するために同じ粗糖液について同じ量
の水酸化カルシウムを添加し、リン酸を添加しな
い通常の炭酸飽充を行ない、その上澄液について
同じように色価および酸性アルコール濁度を測定
し、比較例３として第２表に示した。

【表】 なお第２表において酸性アルコール濁度は以下
のようにして測定した。 すなわちBx40に調整した試料100mlに濃度酸20
mlを加え、さらにエタノール20mlを加えてすばや
く撹拌する。１時間放置した後、50mmセルを用
い、分光光度計により、720nmの透過率を測定
し、この値を酸性アルコール濁度とした。 実施例 ３ 原料糖（生産地タイ、糖度97.1％、水分0.4％、
還元糖0.84％、灰分0.49％、色価（r.b.u）10984）
を水に溶解してBx55の粗糖液を調製した。 当該粗糖液１に水酸化カルシウムのスラリー
を加えながらPHを9.0に維持するように炭酸ガス
を吹き込んで炭酸飽充を行なつた。なお反応温度
を55〜65℃とし水酸化カルシウムの添加量が糖の
固形物に対して約１％になるまで続行した。次い
で当該PH9.0の糖液に粒子径の分布1.6〜50μ、平
均粒子径約15μの微粒子状陰イオン交換樹脂を乾
燥樹脂換算で500ppmおよびリン酸約150ppm相当
量を添加してPHを7.0近辺に調整した後温度を70
℃に上昇させて約30分間反応させた後、別し
液について色価、濁度、酸性アルコール濁度、
過性などを測定した。結果を発明方法−４として
第３表に示した。 次に各種凝集剤の凝集効果を調べるために前記
反応液にキトサン系糖液、アルギン酸ナトリウ
ム、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリ
ウム、マレイン酸共重合物系凝集剤などのカチオ
ン性高分子凝集剤を各5ppm加えて凝集反応を行
なわせた。その結果、いづれのカチオン性高分子
凝集剤も添加後ゆるやかに撹拌すると、急激にフ
ロツクが生成して沈降を開始し、約５分間で上澄
液とフロツクの界面が明確に観察できた。 上記カチオン性高分子凝集剤の中ではポリアク
リルアミドが最も凝集効果が顕著であつたが、こ
の上澄液とフロツクをデカンテイシヨンして分離
し、上澄液をNo.２紙を用いて過し、その液
の色価、濁度、酸性アルコール濁度を測定した。
また上澄液について過性も測定してこれらの結
果を発明方法−５として第３表に示した。 また比較するために同じ粗糖液を用い、リン酸
を添加しない通常の炭酸飽充を行ないその時の色
価、濁度、酸性アルコール濁度、過性を同様に
して測定し比較例４として第３表に示し、さらに
同じ粗糖液を用い、本発明と全く同じ条件で炭酸
飽充およびリン酸添加を行ない、微粒子状陰イオ
ン交換樹脂を添加しない場合の上澄液について、
同じように色価、濁度、酸性アルコール濁度、
過性を測定し、比較例５として第３表に示した。

【表】 実施例 ４ 精製糖工場の粗糖液（Bx65、PH6.5、色価（r.
b.u）1310、灰分0.15％）１を用いて、水酸化
カルシウムを0.1〜1.0％on糖液の範囲で添加し、
実施例１と同様にして炭酸飽充を行なつた。また
それぞれの液に粒子径の分布1.6〜50μ、平均粒子
径約15μの微粒子状陰イオン交換樹脂を乾燥樹脂
換算で100ppm添加し、70℃、15分間反応させた。
微粒子状陰イオン交換樹脂を添加したものと、添
加しないものの反応液を過し、液の色価をそ
れぞれ測定し、水酸化カルシウムの添加量と色価
の関係を求め第１図に示した。 なお第１図において実線は微粒子状陰イオン交
換樹脂を添加したもの、点線は微粒子状陰イオン
交換樹脂を添加しないものを示す。 第１図に示したごとく、炭酸飽充液について同
じ色価を得る場合、微粒子状陰イオン交換樹脂を
添加することにより明らかに水酸化カルシウムの
添加量を削減することができ、たとえばr.b.u620
の色価を得る時、従来の炭酸飽充では0.75％の水
酸化カルシウム添加を必要とするのに対して本発
明では僅か0.1％の水酸化カルシウムの添加で充
分であつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例４における本発明の効果を示す
もので、縦軸に炭酸飽充液の色価、横軸に水酸化
カルシウムの添加量を示す。なお第１図中におい
て実線は本発明方法を示し、点線は比較例を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不純物を含む糖液を炭酸飽充するにあたり、
   炭酸飽充反応の後半に10〜1000ppmの粒子径1.6
   〜50μの微粒子状強塩基性陰イオン交換樹脂を添
   加することを特徴とする糖液清浄方法。 ２ 生成する固形物を沈降分離し、その上澄液を
   過する特許請求の範囲第１項記載の糖液清浄方
   法。 ３ 不純物を含む糖液を炭酸飽充するにあたり、
   炭酸飽充反応を少量の水酸化カルシウムが残留す
   る状態で終了させるか、あるいは炭酸飽充反応の
   終了後に新らたに少量の水酸化カルシウムを添加
   し、次いで当該水酸化カルシウムが存在する糖液
   にリン酸と10〜1000ppmの粒子径1.6〜50μの微粒
   子状強塩基性陰イオン交換樹脂を添加することを
   特徴とする糖液清浄方法。 ４ 生成する固形物を沈降分離し、その上澄液を
   過する特許請求の範囲第３項記載の糖液清浄方
   法。